El telescopio James Webb ha descubierto una galaxia primordial con una química inesperada. En realidad, el hallazgo es mucho más simple de lo que pudiera parecer, pero no por ello menos desconcertante. Se trata de una galaxia que está en un estado sorprendentemente maduro cuando el universo era muy joven…
La química inesperada de una galaxia primordial más madura de lo esperado
Un grupo de astrónomos de la Universidad de Arizona ha descubierto más cosas sobre una galaxia sorprendentemente madura que existió cuando el universo tenía menos de 300 millones de años. Es decir, cuando tenía solo el 2% de su edad actual. La galaxia, llamada JADES-GS-z14-0, ha sido observada por el telescopio James Webb y destaca por ser sorprendentemente brillante y químicamente compleja. Algo que no se esperaría observar en una época tan temprana, según explican los investigadores. Es una oportunidad fantástica.
Ofrece la posibilidad de profundizar en los primeros momentos de la historia del universo. Los hallazgos se apoyan en el descubrimiento, por parte del mismo grupo de investigadores, de la galaxia JADES-GS-z14-0. Determinaron que se trata de la galaxia más lejana observada. Ahora, han logrado profundizar en su composición química y en su estado de evolución. El trabajo se ha llevado a cabo como parte del proyecto JADES (por las siglas de JWST Advanced Deep Extragalactic Survey), uno de los programas principales del telescopio.
Se concibió para estudiar galaxias lejanas. Es decir, no se trata de un simple hallazgo casual, y así lo explican los investigadores. La campaña JADES se diseñó intencionadamente para encontrar galaxias lejanas. Pero esta, a pesar de ello, rompió registros que los investigadores no esperaban. Era brillante por sí misma y tenía una composición química compleja que era inesperada en un momento tan temprano de la historia del universo. Para la edad del universo en la que se ha observado, se trata de una galaxia que es más bien grande y brillante.
Un ejemplo más de la capacidad del telescopio James Webb
Jakob Helton, autor principal del estudio, explica que «el hecho de haber descubierto esta galaxia en una región diminuta del firmamento sugiere que debería haber muchas más. Si observásemos todo el firmamento, algo que no es posible con el telescopio James Webb, tarde o temprano encontraríamos muchos más objetos extremos como este». El equipo de investigadores ha utilizado diferentes instrumentos del telescopio James Webb. Entre ellos NIRCam (Cámara de Infrarrojo Cercano) y MIRI (el Instrumento de Infrarrojo Medio) que han observado algo extraordinario.
La galaxia tiene una cantidad significativa de oxígeno. En astronomía, todo lo que está más allá del hidrógeno y el helio es un metal. Los metales requieren generaciones de estrellas que los produzcan. El universo en su infancia, por tanto, solo podía contener hidrógeno, helio y pequeñas cantidades de litio. Pero el descubrimiento de una cantidad importante de oxígeno en la galaxia JADES-GS-z14-0 sugiere que ha estado formando estrellas durante al menos 100 millones de años antes de que se observase. De otro modo, no podría contener oxígeno.
La galaxia debió haber formado al menos una generación de estrellas. Esos astros debieron evolucionar y explotar como supernovas para liberar oxígeno en el espacio interestelar, que luego se incorporó en otras estrellas. Llegar a la cantidad de oxígeno observado solo puede ser resultado de un ciclo muy complicado, por lo que resulta sorprendente. El descubrimiento sugiere que la formación de estrellas comenzó incluso antes de lo que los científicos pensaban hasta el momento. Algo que afecta a la aparición de las primeras galaxias…
La química inesperada de una galaxia primordial obliga a replantear los primeros momentos del universo
Porque, para que esta galaxia pueda explicarse, es necesario que las primeras galaxias apareciesen antes (y más cerca del Big Bang) de lo que generalmente se sugiere. La observación se ha llevado a cabo a lo largo de nueve días, con 167 horas de observación con NIRCam y 43 horas con MIRI, centrándose en una región tremendamente pequeña del firmamento. Los astrónomos tuvieron la suerte de que esta galaxia se encontrase en el lugar perfecto para observarla con MIRI. Una mínima desviación hubiera impedido observarla en el infrarrojo medio.
Los propios investigadores lo explican diciendo que imaginemos «un grano de arena a la distancia de nuestro brazo estirado. Su tamaño al verlo contra el firmamento es el tamaño de la región que hemos observado» con el telescopio James Webb. La existencia de una galaxia tan desarrollada en un momento tan temprano de la historia cósmica es muy útil. Sirve como un caso de pruebas muy potente para los modelos teóricos que examinan la formación de galaxias. Con el avance de la tecnología, podemos ver cada vez más lejos en el universo.
Esto permite ver directamente, y comprender, galaxias que existieron durante la infancia del universo. Algo que puede proporcionar pistas clave sobre la evolución del universo desde elementos sencillos hasta la química compleja necesaria para la vida tal y como la conocemos. Como dicen los investigadores «estamos en un momento increíble en la historia de la astronomía. Podemos entender galaxias que están mucho más allá de cualquier cosa que hayamos visto hasta el momento«. Con James Webb, el universo seguirá dejándonos grandes hallazgos.
Estudio
El estudio es J. Helton, G. Rieke, S. Alberts et al.; «Photometric detection at 7.7 μm of a galaxy beyond redshift 14 with JWST/MIRI». Publicado en la revista Nature Astronomy el 7 de marzo de 2025. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: Phys
